碳硼烷酸：修订间差异
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'''碳硼烷酸''' |
'''碳硼烷酸'''（化學式：H(CHB<sub>11</sub>Cl<sub>11</sub>)，{{lang-en|Carborane acid}}）<ref>注意在圖片中，酸性氫並不是鍵結在碳硼烷分子的氫，而是平衡離子</ref> 為一種[[超強酸]]，是最強的單一分子酸，酸性為[[硫酸]]的一百萬倍、[[氟磺酸]]的數百倍。 |
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2004年，[[加州大學]]河濱校區（UC Riverside）的Chris Reed團隊首先合成出碳硼烷酸。<ref>Juhasz, M.; Hoffmann, S.; Stoyanov, E.; Kim, K.-C.; Reed, C. A. (2004). ''Angew. Chem., Int. Ed.'' '''43''': 5352-5355. DOI: [http://dx.doi.org/10.1002/anie.200460005 10.1002/anie.200460005].</ref> |
2004年，美國[[加州大學]][[河濱加州大學|河濱校區]]（UC Riverside）的Chris Reed團隊首先合成出碳硼烷酸。<ref>Juhasz, M.; Hoffmann, S.; Stoyanov, E.; Kim, K.-C.; Reed, C. A. (2004). ''Angew. Chem., Int. Ed.'' '''43''': 5352-5355. DOI: [http://dx.doi.org/10.1002/anie.200460005 10.1002/anie.200460005].</ref> |
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造成碳硼烷酸超強酸性的原因，是由於其共軛鹼CHB<sub>11</sub>Cl<sub>11</sub><sup>−</sup>非常穩定，而且具有高[[電負性]]的氯取代基，能有效分散負電荷。而外側的氯包覆碳硼烷核心，使碳硼烷酸根非常安定，不易與其他化學物質反應。 |
造成碳硼烷酸超強酸性的原因，是由於其共軛鹼CHB<sub>11</sub>Cl<sub>11</sub><sup>−</sup>非常穩定，而且具有高[[電負性]]的氯取代基，能有效分散負電荷。而外側的氯包覆碳硼烷核心，使碳硼烷酸根非常安定，不易與其他化學物質反應。 |
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氟化的碳硼烷酸，H(CHB<sub>11</sub>F<sub>11</sub>)远比氯化的碳硼烷酸的酸性强。它能够质子化二氧化碳，形成桥接的[H(CO<sub>2</sub>)<sub>2</sub>]<sup>+</sup>，使它 |
氟化的碳硼烷酸，H(CHB<sub>11</sub>F<sub>11</sub>)远比氯化的碳硼烷酸的酸性强。它能够质子化二氧化碳，形成桥接的[H(CO<sub>2</sub>)<sub>2</sub>]<sup>+</sup>，使它的酸性变得更强。相比之下，[[二氧化碳|CO<sub>2</sub>]]被[[氟锑酸|HF-SbF<sub>5</sub>]] 或 [[魔酸|HSO<sub>3</sub>F-SbF<sub>5</sub>]]质子化的速率不可见。<ref name=":2">{{cite journal|doi=10.1002/anie.201308586 | pmid=24339386 | volume=53 | issue=4 | title=The Strongest Brønsted Acid: Protonation of Alkanes by H(CHB11F11) at Room Temperature | journal=Angewandte Chemie International Edition | pages=1131–1134 | author=Nava Matthew| pmc=4993161 | year=2013 }}</ref><ref>{{cite journal |pmid=23875729 | doi=10.1021/ar400064q | pmc=3833890 | volume=46 | issue=11 | title=Myths about the proton. The nature of H+ in condensed media | year=2013 | journal=Acc. Chem. Res. | pages=2567–75 | author=Reed CA}}</ref><ref>{{cite journal | pmc = 3833890 | pmid=23875729 | doi=10.1021/ar400064q | volume=46 | issue=11 | title=Myths about the proton. The nature of H+ in condensed media | year=2013 | journal=Acc. Chem. Res. | pages=2567–75 | author=Reed CA}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Cummings|first=Steven|last2=Hratchian|first2=Hrant P.|last3=Reed|first3=Christopher A.|date=2016-01-22|title=The Strongest Acid: Protonation of Carbon Dioxide|journal=Angewandte Chemie International Edition|language=en|volume=55|issue=4|pages=1382–1386|doi=10.1002/anie.201509425|issn=1521-3773|pmid=26663640|url=http://www.escholarship.org/uc/item/1gx5d8tf|access-date=2020-04-16|archive-date=2020-06-21|archive-url=https://web.archive.org/web/20200621010836/https://escholarship.org/uc/item/1gx5d8tf|dead-url=no}}</ref> |
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碳硼烷酸雖然酸性強，但不具強烈的[[腐蝕性]]與[[氧化]]性。混合酸如[[魔酸]]、[[氟銻酸]]酸性更強，但會生成[[氟]]離子造成副反應，而且產生的[[氫氟酸]]成分會腐蝕玻璃，造成使用上的困難。而且氟會攻擊[[富勒烯]]，故H(CHB<sub>11</sub>Cl<sub>11</sub>)成為已知唯一能[[質子化]]富勒烯但不會將其分解的酸，能與富勒烯形成1：1的鹽類。<ref>{{cite journal | title = The Strongest Isolable Acid | author = Mark Juhasz, Stephan Hoffmann, Evgenii Stoyanov, Kee-Chan Kim, Christopher A. Reed | journal = [[Angewandte Chemie International Edition]] | volume = 43 | pages = 5352 - 5355 | year = 2004 | format = Communication | doi = 10.1002/anie.200460005}}</ref><ref>{{cite journal | title = Carborane acids. New "strong yet gentle" acids for organic and inorganic chemistry | author = Christopher A. Reed | journal = [[Chem. Commun.]] | volume = 2005 | pages = 1669–1677 | doi = 10.1039/b415425h | url = http://www.reedgrouplab.ucr.edu/publications/Chem%20Comm%202005%201669.pdf | format = Full article (reprint) | year = 2005 | access-date = 2015-06-23 | archive-date = 2020-05-11 | archive-url = https://web.archive.org/web/20200511091616/https://reedgrouplab.ucr.edu/publications/Chem%20Comm%202005%201669.pdf | dead-url = yes }}</ref> |
碳硼烷酸雖然酸性強，但不具強烈的[[腐蝕性]]與[[氧化]]性。混合酸如[[魔酸]]、[[氟銻酸]]酸性更強，但會生成[[氟]]離子造成副反應，而且產生的[[氫氟酸]]成分會腐蝕玻璃，造成使用上的困難。而且氟會攻擊[[富勒烯]]，故H(CHB<sub>11</sub>Cl<sub>11</sub>)成為已知唯一能[[質子化]]富勒烯但不會將其分解的酸，能與富勒烯形成1：1的鹽類。<ref>{{cite journal | title = The Strongest Isolable Acid | author = Mark Juhasz, Stephan Hoffmann, Evgenii Stoyanov, Kee-Chan Kim, Christopher A. Reed | journal = [[Angewandte Chemie International Edition]] | volume = 43 | pages = 5352 - 5355 | year = 2004 | format = Communication | doi = 10.1002/anie.200460005}}</ref><ref>{{cite journal | title = Carborane acids. New "strong yet gentle" acids for organic and inorganic chemistry | author = Christopher A. Reed | journal = [[Chem. Commun.]] | volume = 2005 | pages = 1669–1677 | doi = 10.1039/b415425h | url = http://www.reedgrouplab.ucr.edu/publications/Chem%20Comm%202005%201669.pdf | format = Full article (reprint) | year = 2005 | access-date = 2015-06-23 | archive-date = 2020-05-11 | archive-url = https://web.archive.org/web/20200511091616/https://reedgrouplab.ucr.edu/publications/Chem%20Comm%202005%201669.pdf | dead-url = yes }}</ref> |
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== 用处 == |
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碳硼烷酸有许多可能的应用。 例如，已经提出将它们用作[[碳氢化合物]]的裂化和 n-烷烃的异构化以形成支链异烷烃（例如[[异辛烷]]）的[[催化剂]]。 碳硼烷酸也可用作精细化学合成的强选择性布朗斯特质子酸，其中碳硼烷酸阴离子的低亲核性可能是对反应有利的。 在机械有机化学中，它们可用于反应性阳离子中间体的研究。 <ref>Lovekin Kris. "Strong, Yet Gentle, Acid Uncovered". University of California, Riverside. (November, 2004). Accessed February 13, 2015.</ref> 在无机合成中，其极强的酸性可允许分离奇异物种，例如氙氢离子的盐。 <ref>{{Cite web| author = Stiles, D. | date = September 1, 2007 | title = |
碳硼烷酸有许多可能的应用。 例如，已经提出将它们用作[[碳氢化合物]]的裂化和 n-烷烃的异构化以形成支链异烷烃（例如[[异辛烷]]）的[[催化剂]]。 碳硼烷酸也可用作精细化学合成的强选择性布朗斯特质子酸，其中碳硼烷酸阴离子的低亲核性可能是对反应有利的。 在机械有机化学中，它们可用于反应性阳离子中间体的研究。 <ref>Lovekin Kris. "Strong, Yet Gentle, Acid Uncovered". University of California, Riverside. (November, 2004). Accessed February 13, 2015.</ref> 在无机合成中，其极强的酸性可允许分离奇异物种，例如氙氢离子的盐。 <ref>{{Cite web | author = Stiles, D. | date = September 1, 2007 | title = Column: Bench monkey | access-date = March 3, 2015 | url = http://www.rsc.org/chemistryworld/Issues/2007/September/ColumnBenchMonkey.asp | archive-date = 2016-04-16 | archive-url = https://web.archive.org/web/20160416143034/http://www.rsc.org/chemistryworld/Issues/2007/September/ColumnBenchMonkey.asp | dead-url = no }}</ref> |
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==參考資料及注释== |
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2022年1月20日 (四) 09:42的最新版本
用色：氫－白、氯－綠、硼－粉紅、碳－黑
碳硼烷酸（化學式：H(CHB11Cl11)，英語：Carborane acid）[1] 為一種超強酸，是最強的單一分子酸，酸性為硫酸的一百萬倍、氟磺酸的數百倍。
歷史
[编辑]2004年，美國加州大學河濱校區（UC Riverside）的Chris Reed團隊首先合成出碳硼烷酸。[2]
特性
[编辑]造成碳硼烷酸超強酸性的原因，是由於其共軛鹼CHB11Cl11−非常穩定，而且具有高電負性的氯取代基，能有效分散負電荷。而外側的氯包覆碳硼烷核心，使碳硼烷酸根非常安定，不易與其他化學物質反應。
氟化的碳硼烷酸，H(CHB11F11)远比氯化的碳硼烷酸的酸性强。它能够质子化二氧化碳，形成桥接的[H(CO2)2]+，使它的酸性变得更强。相比之下，CO2被HF-SbF5 或 HSO3F-SbF5质子化的速率不可见。[3][4][5][6]
碳硼烷酸雖然酸性強，但不具強烈的腐蝕性與氧化性。混合酸如魔酸、氟銻酸酸性更強，但會生成氟離子造成副反應，而且產生的氫氟酸成分會腐蝕玻璃，造成使用上的困難。而且氟會攻擊富勒烯，故H(CHB11Cl11)成為已知唯一能質子化富勒烯但不會將其分解的酸，能與富勒烯形成1：1的鹽類。[7][8]
用处
[编辑]碳硼烷酸有许多可能的应用。 例如，已经提出将它们用作碳氢化合物的裂化和 n-烷烃的异构化以形成支链异烷烃（例如异辛烷）的催化剂。 碳硼烷酸也可用作精细化学合成的强选择性布朗斯特质子酸，其中碳硼烷酸阴离子的低亲核性可能是对反应有利的。 在机械有机化学中，它们可用于反应性阳离子中间体的研究。 [9] 在无机合成中，其极强的酸性可允许分离奇异物种，例如氙氢离子的盐。 [10]
參考資料及注释
[编辑]- ^ 注意在圖片中，酸性氫並不是鍵結在碳硼烷分子的氫，而是平衡離子
- ^ Juhasz, M.; Hoffmann, S.; Stoyanov, E.; Kim, K.-C.; Reed, C. A. (2004). Angew. Chem., Int. Ed. 43: 5352-5355. DOI: 10.1002/anie.200460005.
- ^ Nava Matthew. The Strongest Brønsted Acid: Protonation of Alkanes by H(CHB11F11) at Room Temperature. Angewandte Chemie International Edition. 2013, 53 (4): 1131–1134. PMC 4993161
. PMID 24339386. doi:10.1002/anie.201308586.
- ^ Reed CA. Myths about the proton. The nature of H+ in condensed media. Acc. Chem. Res. 2013, 46 (11): 2567–75. PMC 3833890 . PMID 23875729. doi:10.1021/ar400064q.
- ^ Reed CA. Myths about the proton. The nature of H+ in condensed media. Acc. Chem. Res. 2013, 46 (11): 2567–75. PMC 3833890 . PMID 23875729. doi:10.1021/ar400064q.
- ^ Cummings, Steven; Hratchian, Hrant P.; Reed, Christopher A. The Strongest Acid: Protonation of Carbon Dioxide. Angewandte Chemie International Edition. 2016-01-22, 55 (4): 1382–1386 [2020-04-16]. ISSN 1521-3773. PMID 26663640. doi:10.1002/anie.201509425. （原始内容存档于2020-06-21） （英语）.
- ^ Mark Juhasz, Stephan Hoffmann, Evgenii Stoyanov, Kee-Chan Kim, Christopher A. Reed. The Strongest Isolable Acid. Angewandte Chemie International Edition (Communication). 2004, 43: 5352 – 5355. doi:10.1002/anie.200460005.
- ^ Christopher A. Reed. Carborane acids. New "strong yet gentle" acids for organic and inorganic chemistry (PDF). Chem. Commun. 2005, 2005: 1669–1677 [2015-06-23]. doi:10.1039/b415425h. （原始内容 (Full article (reprint))存档于2020-05-11）.
- ^ Lovekin Kris. "Strong, Yet Gentle, Acid Uncovered". University of California, Riverside. (November, 2004). Accessed February 13, 2015.
- ^ Stiles, D. Column: Bench monkey. September 1, 2007 [March 3, 2015]. （原始内容存档于2016-04-16）.